提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析

钢铁研究

RESEARCH ON IRON & STEEL

2000　No.3　P.34-37

提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析

欧阳德刚　周明石　张奇光　罗安智

摘　要　从电介质晶体的光谱吸收过程出发,综合分析了各有关因素对其红外辐射特性的影响,提出了改善红外辐射涂料辐射性能的途径,为红外辐射涂料的理论研究和充分发挥其在工业炉窑上的节能效果提供了理论素材。

关键词　红外辐射涂料　晶格振动　自由载流子　光谱吸收　辐射特性

ANALYSIS ON ROUTE TO IMPROVEMENT IN RADIATION QUALITY

OF INFRARED RADIATION PAINT

Ouyang Degang　Zhou Mingshi　Zhang Qiguang　Luo Anzhi

(Wuhan Iron & Steel Corp.)

Synopsis　Starting from the process of spectral absorption of the electrolytic crystal the present paper comprehensively analyzed factors affecting the feature of infrared radiation and pointed out the proper route to improvement in the radiation quality of the infrared radiation paint, thus providing a theoretical basis for further theoretical study as well as for bringing into full play its role of energy saving in the industrial furnace and kiln.

Keywords　infrared radiation paint　lattice vibration　free charge carrier　spectral absorption　radiation quality

1　前　言

红外辐射涂料以其优越的辐射特性愈来愈为世人瞩目,尤其在高温工作条件下的工业炉窑中,炉内传热以辐射为主。通过合理使用红外辐射涂层,强化炉内辐射传热不仅可以提高加热速度,还能改善加热质量和炉温均匀性,获得良好的节能效果。然而,由于各种炉窑实际工作温度的不同,辐射光谱峰值波长随之而变;同时由于各种红外辐射涂料的光谱吸收特性的差异,导致红外辐射涂料在工业炉窑中的应用效果高低不一［1］。针对上述问题,本文分析了电介质晶体的光谱吸收过程及各有关因素对其光谱吸收特性的影响,探讨了改善红外辐射涂料辐射特性的途径及提高其应用效果的方法。

2　电介质晶体的光谱吸收过程

电介质晶体是由原子、分子、离子、电子等粒子构成,其光谱吸收特性便是这些粒子与电磁波之间相互作用的结果。电介质晶体的光谱吸收大致有以下几种形式:(1)基本吸收;(2)自由载流子吸收;(3)晶格吸收;(4)杂质吸收等。以下逐一分析各种形式的吸收过程。

2.1　基本吸收过程

基本吸收过程是指晶体中电子吸收光子后,由价带跃迁到导带的过程。显然,只有当光子能量h.v大于电子禁带宽度E g时,才能实现这种电子激发过程［2,3］即:

h.v≥E g (1)

式中　h——普朗克常数

v——光子频率

由此可见,基本吸收的光谱特征是:在吸收光谱区基本吸收是连续的强吸收,并且随波长的增长存在一个陡峭的波长吸收限。其相应的吸收限波长λc为［2］:

λc=c.h/E g (2)式中　c ——真空中的光速

由此式可见,影响基本吸收的主要因素是电子的禁带工度E g。随着E g的减小,其相应的波长吸收限向长波方向移动。对于电介质晶体来说,其电子禁带宽度约为4～10 ev［2］,代入(2)式可得其相应的波长吸收限为0.124～0.31 μm,处于紫外或远紫外区。因而,电介质晶体的基本吸收对其红外辐射与吸收贡献较小。

2.2　自由载流子的吸收过程

晶体导带中的电子或价带中的空穴吸收光子后,引起载流子在一个能带内的跃迁,这个过程称为载流子的吸收过程。其吸收光谱通常没有精细结构,吸收系数是随λs而单调上升。S值一般在1.5至2.5之间,λ=c/v是光在真空中的波长［3］。

经典电子理论及量子力学理论指出,自由电子在外加周期场中将以外场的频率作振动,但不发生共振,不与外来电磁场交换能量,既不发射也不吸收电磁波。然而,在声子或晶体中电离杂质的散射作用下,为电子跃迁的准动量守恒提供了条件,从而实现与外来辐射电磁波的能量交换。理论分析表明,在电子与晶格碰撞中,如果电子的跃迁是由于受到声学声子的散射所引起,则其光吸收系数正比于λ1.5;而受到光学声子散射时,其吸收系数则正比于λ2.5;当电子受到电离杂质的散射时,其吸收系数正比于λ3.5。一般情况下,以上3种散射机制都可能发生,因而,总的自由载流子的吸收系数a f将是这3个过程的总和［3］，即:

a f=Aλ1.5+Bλ2.5+Cλ3.5 (3)式中　A、B、C——常数

在上述3种散射过程中,哪一种占主导地位,取决于晶体中杂质浓度。杂质浓度越高,吸收系数a f随波长λ的变化增强［2,3］。

2.3　晶格吸收过程

光子和晶体晶格振动相互作用所引起的光吸收过程为晶格吸收过程。光的电场使正负离子沿着相反的方向发生位移,形成电偶极矩,使晶体极化。电偶极矩从光电磁场中吸收能量,当外加光电磁场的频率等于晶体晶格振动模式的频率时,这种光吸收达到极大值。

由Maxwell方程和黄昆方程,可求得平面波色散关系［4,5］:

ε(w)=1+4π［γ22+γ212/(γ11-w2)］

ε0=1+4π(γ22+γ212/γ11)

ε∞=1+4πγ22

(4)式中　ε(w)——介电常数

ε∞——高频介电常数

γij——晶体短程作用和长程作用的复位能力,它们决定晶体弹性系数和振动固有频率w0

若把晶体晶格振动的光学模分为纵波模(L0)和横波模(T0),分别用w L和w T来表示它们的固有频率,那么便可以导出LST关系式:

w2L=(ε0/ε∞)w2T (5) ε(w)=ε∞(w2L-w2)/(w2T-w2) (6)

w T=γ1/211 (7)

w L=(ε0/ε∞)1/2w T=

［γ11+4πγ212/(1+4πγ22)］1/2 (8)

由式(6)可见,当光子频率w介于w L和w T之间,即w L＞w＞w T时,介电常数ε(w)将是负值,晶体的消光系数及吸收系数变成很大,入射波被晶格振动共振吸收,并且在该晶体表面产生全反射现象。

2.4　杂质吸收过程

含有杂质和缺陷的晶体,其平移对称性被破坏,它的声子谱将不同于完整的晶体,将产生以杂质、缺陷为中心的局域振动模式。这时杂质能级处于禁带之内,容易发生电子跃迁。杂质也可能产生比热激发更多的载流子,增加自由载流子的吸收和辐射,从而改变晶体的吸收性能。通常“轻杂质”将使晶体晶格振动频率向短波方向发展,“重杂质”则将使晶体晶格振动频率向长波方向移动。

晶场光谱就是嵌于晶格中的镧系(未填满4f壳层)和锕系(未填满5f壳层)的稀土离子与过渡金属(未填满d壳层)离子,在未满壳层f态或d态间的跃迁所引起的。当这些元素离子嵌于适当的晶体中,晶场会感生电偶极矩,由于晶场对f、d电子的影响较大,使原来为禁止的跃迁变成为允许的跃迁。这些跃迁通常产生紫外至可见光的吸收谱,但在这些离子较低的激发态与基态之间的跃迁,则可产生红外吸收谱［2］。

色心吸收就是含杂质、缺陷的离子晶体,在能量足够大的短波光子或粒子轰击下,在可见或其它光谱区出现的光谱吸收。因导致这种吸收的中心与晶体变色有关,故把这种吸收中心称为色心。由于正离子缺位所引起的吸收带,称为Ⅴ带,一般处于紫外区;而由于负离子缺位所引起的吸收带,称为F带,一般处于可见光区;此外还有其它色心引起的吸收带,如M带、R带等。各吸收带峰值波长λm的位置可按表1给出的经验关系式计算［2］,其中d1为晶格间距。

表1　各色心吸收带λm的经验关系式

吸收带V F R1R2M

λm/A615d1.11703d1.841816d1.841884d1.8411 400d1.561

3　提高红外辐射涂层特性的途径

通过上述电介质晶体的光谱吸收过程分析可见,在电介质晶体的几种主要光谱吸收形式中,由于基本吸收光谱处于紫外或远紫外线区,对红外吸收与辐射贡献不大,而其它几种光谱吸收形式则有可能落在红外光谱区。因而,以下便讨论这几种光谱吸收形式与红外吸收之间的关系,进而探讨提高红外吸收与辐射特性的途径。

3.1　晶格振动频率的调整

一般电介质晶体的晶格吸收波长介于10～100 μm之间,处于红外中长波区,这与一般工业炉窑的辐射光谱波段1～5 μm有一定的差距,因而,有必要调整红外辐射涂料中晶体介质的晶体振动频率,以提高红外辐射涂料在1～5 μm光谱波段的吸收能力,使其在工业炉窑上的应用中发挥出良好的节能效果。根据谐振子经典理论,对于一维双原子M1与M2组成的分子沿键轴的伸缩振动,其固有振动频率v e 为［2］:

v e=(G/μ)1/2/(2.π) (9)

式中　μ——折合质量,即μ=M1.M2/(M1+M2)

G——回复力常数

由式(9)可见,振动固有频率v e随着原子间相互作用力常数G的增加而增大,随折合质量μ的减少而增大,即有晶格常数愈小,组成晶胞的原子间距离愈小,原子与原子间作用力愈大,同时晶胞分子中原子的折合质量愈小,增强了原子间的耦合作用,从而提高了晶格振动的固有频率,相应地使晶体的晶格吸收光谱波长向红外短波区移动,可望使其处于工业炉窑的主要辐射光谱波区。例如:BN的折合质量较小,晶格常数a=0.250 4 nm,c=0.666 1 nm,其光谱吸收带主要在2～6.5 μm;SiC的折合质量相对稍大,晶格常数a=0.151 nm,c=0.189 nm,其光谱吸收带主要在2～8 μm。表2给出了各种固体材料的主要光谱辐射波段与晶体结构参数值［4］。由此可见,通过对红外辐射涂料中晶体材料的合理选择或调整晶体材料的结构参数与组成元素,可以调整红外辐射涂料的主要吸收与辐射光谱波带,使其满足工业炉窑内强化辐射传热的需要。

表2　固体材料的辐射波段与晶体结构

材料名称分子质量

晶型

晶格常数/A强辐射

波段/μm

a b c

BN34六方2.504 6.6612～6.5

SiC40六方 1.51 1.892～8

MgO40立方 4.21 2～10

α-SiO260四方4.913 5.405 4.5～10

α-Fe2O3168六方5.025　13.7354～10

ZrO2123单斜5.1475.203 5.3154～10

α-Al2O3102单斜 4.75 4.7512.97远红外

ZrO2.SiO2183四方 6.6 6.6远红外

3.2　杂质的合理加入

晶体中杂质的存在,将使晶格的周期性势场局部地受到破坏,在这些有杂质的局部地区,电子的能态同晶体中其他部位的电子能态有所不同,从而在电子禁带能隙中出现杂质能级,为价带中的电子与空穴跃迁提供了便利的条件,使晶体中的自由载流子浓度得到提高,进而使晶体中与红外吸收有关的自由载流子红外吸收得到改善,提高了晶体的红外吸收性能。同时晶体中原子被杂质的替换,使晶体的晶格平移对称性被破坏,在以杂质为中心的局部区域,其晶格常数及原子质量不同于其他部位,根据式(9)可知,当杂质局部区域的晶格常数与折合质量相对小时,其杂质局部晶格振动的光谱吸收波段将向红外短波方向移动,从而改善晶体的近红外光谱吸收特性。此外,晶体中杂质的介入形式是多种多样的,相应地会在晶体中形成形形色色的色心吸收和晶场光谱吸收,当杂质选择合理时将大大改善晶体的红外吸收特性。由此可见,对红外辐射涂料中的晶体材料进行适当的掺杂,将有效地提高红外辐射涂料的红外辐射与吸收性能。

3.3　红外辐射涂料涂层结构的改善

文献［6］将红外辐射涂料涂层抽象为一平板,其厚度为D。对于各向均匀且完全入射到整个涂层表面上的漫射光,将会在涂层内部来回多次反射与吸收,同时,由于涂层中颗粒料的存在,还会有散射作用,如图1所示。

t3701.gif (1376 字节)

图1　红外辐射涂层简化模型图

采用Kubelka-Munk的二流理论建立了红外辐射涂层的辐射传输模型,经理论推导得到了红外辐射涂层单色发射率计算公式,即为:

ε(λ)=(1-R e)-(1-R e)2.(1-F)/

［(1-R e).(1-F)+2.n2.F)］ (10)式中　F——［A/(A+S)］1/2

n——涂层折射率

A——吸收系数

S——散射系数

R e——涂层外表面的反射率

由式(10)可见,随着吸收系数A的增加,ε(λ)增大;随着散射系数S的增加,ε(λ)减小。吸收系数A 的大小是由红外辐射涂层材料的化学成分与微观结构决定,这已在前面进行了分析;散射系数S的大小则由红外辐射涂层中微晶粒子和夹杂粒子的粒径、形状及分布密度等决定的。根据散射光谱波长与散射元尺寸之间的关系,存在有3种散射规律,即瑞利(Reyleigh)散射、米氏(Mie)散射和无选择性散射。当光谱波长比散射元粒径大得多时,产生的散射称为瑞利散射;当光谱波长与散射元粒径差不多时,产生的散射为米氏散射;而当散射元粒径比光谱波长大很多时,则产生无选择性散射。对于红外光谱,瑞利散射较小,因而要求红外辐射涂层中的散射元尺寸尽量避开米氏散射,从而有效地降低红外辐射涂层的散射系数,提高其红外辐射与吸收性能。具体地就是要使红外辐射涂料中的晶粒细小,且分布均匀。在普通机械磨细与筛分的条件下,应选择合适的烧结工艺,控制辐射涂料基料微晶生长,使晶粒细小且分布均匀,此后尽量磨细,便可有效降低辐射涂层的散射系数,改善涂层的红外辐射性能,使红外辐射涂料在工业炉窑上发挥优良的应用效果。

4　结　论

(1)对于工业炉窑,其辐射光谱的主波段为1～5 μm,而一般电介质晶体的吸收光谱波长介于10～100 μm,必须采取一系列适当的措施对红外辐射涂料的主辐射波段进行调制,方可使其在工业炉窑上的应用中发挥优良的节能效果。

(2)与红外吸收有关的吸收机制较多,综合起来有:自由载流子的吸收,晶格振动吸收以及杂质参与的吸收。

(3)提高红外辐射涂料的中近红外辐射性能的途径有:辐射基体材料的合理选取、掺杂物质的正确选择与掺杂量的合适确定、辐射基料烧结工艺合理制定与微晶生长、分布的正确控制。

(4)辐射基体材料的选择应使其(w L0,w T0)与使用对象的主辐射频率波段相接近。

欧阳德刚(武汉钢铁集团公司)

周明石(武汉钢铁集团公司)

张奇光(武汉钢铁集团公司)

罗安智(武汉钢铁集团公司)

参考文献

1，周建初，陈建康，屠平亮.优质高温红外辐射涂料的研究与应用.工业加热,1993，(3):28～32

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6，孙汉东，樊震，常大定.提高高温红外辐射涂层发射率的途径.红外技术,1990,(3):31～34

(收稿日期:1999-12-10)

红外线辐射采暖原理及特点

红外线辐射采暖原理及特点燃气红外线辐射采暖技术是一种低强度远红外辐射采暖技术，以其均匀舒适的供暖性能、高效节能的运转方式、保护环境和安装方便的优良特性在大空间建筑采暖方面备受青睐。本文对这种技术的原理进行了简要的介绍，同时还分析了这种采暖方式的特性，应结合各小区实际情况进行选择。标签：红外线辐射采暖原理特点我国的天然气资源非常丰富，随着国家能源战略的转移和勘探开采技术的不断发展，近年来在我国西部探明并成功开发了一批优质天然气田，现已形成塔里木、柴达木、陕甘宁和川渝4个国家级的天然气田，已经具备了天然气产业发展的基础和条件。据悉，天然气作为一种清洁高效的能源和优质化工原料，在全世界能源结构中所占的比例已达24％，而在我国，目前天然气在能源结构中所占的比例只有2.2％。据中国石油天然气集团公司副总经理郑虎在2000中国国际石油天然气会议新闻发布会上透露，我国已将天然气开发和利用作为21世纪初能源结构优化和石油工业产业升级的重点，争取用十年左右的时间，使天然气在中国能源消费结构中的比重由目前的2.2％提高到8％左右，随着新疆塔里木全国最大的天然气田的诞生及西气东输工程的实施，连同开发海上石油天然气和利用国外天然气在内，到2010年将有望实现这个目标。勿庸置疑，在国家大力发展天然气工业的形势下，天然气作为清洁能源在工業生产和国民生活的能源消费中所占比例将越来越大。在这种情况下，如何响应国家政策，更好地推广天然气在暖通空调业的应用的问题，是摆在业内人士尤其是暖通空调设备制造厂家、销售商家和设计人员面前的一个课题。一、红外线辐射采暖原理燃气红外线辐射采暖系统由一个或多个独立的真空系统组成。每个真空系统包括一台真空泵、控制系统、一定数量的发生器和热交换器。系统的热交换器由100mm直径的钢管连接而成的管路及覆盖在其上方的高效铝合金反射板构成，如图1所示。

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CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t=9.4mm) CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌密度(g . cm-3 @ 298k) 4.09 4.09 电阻率(Ω. Cm) ~1012~101.3

红外透射材料

红外透射材料能透过红外辐射的材料，用于制造红外仪器的部件，如红外探测器的窗口、红外仪器光学系统的透镜和棱镜等。对这些材料的要求是：①能透过所需波段的红外辐射；②有尽可能高的透射比；③机械强度高；④化学稳定性好。若红外透射材料是平板型，当红外辐射投射到它的表面上时，部分被反射，其余进入体内。进入体内的有一部分被吸收,剩余部分透射过去。若吸收比为α，反射比为ρ，透射比为τ(都是对入射辐射功率之比而言)，则α＋ρ＋τ＝1。红外透射材料要求有尽可能大的τ，α、ρ应尽可能小。后两者皆取决于物质的微观结构。 α决定于物质内部的辐射吸收过程，如晶格振动吸收所引起的基本吸收，分子晶体中的分子振动和转动所引起的特征吸收，以及半导体中电子从价带跃迁到导带的本征吸收。这些都是材料所固有的辐射吸收过程。此外,尚有杂质吸收、自由载流子吸收,多晶体中晶粒间界的散射所引起的辐射衰减也相当于吸收。固体材料中任一个固有的辐射吸收过程，都会在某一波段引起相当大的吸收。因而τ必然很小。因此,红外透射材料的透射波段只能选择在没有这类固有吸收过程的波段内，而且其他吸收也必须降低到可以忽略的程度,即α≈0。这样,就只有反射的损失。反射有漫反射和镜面反射两种。漫反射与表面光洁度有关，越光洁漫反射率就越低。必须设法将这部分反射损失降低到可忽略不计的程度。镜面反射与材料的折射率有关。在没有吸收的波段,对于垂直投射的辐射,其反射率为式中n为材料的折射率。反射率是指一个面上反射辐射功率与入射辐射功率之比。通常在测量时，把红外透射材料做成有两个平行表面的薄板。当进入材料的辐射碰到第二个表面时，也有部分被反射,回到第一个表面,而且又有部分辐射透出表面，与第一次反射辐射叠加。因而实际测量的反射比是多次反射的叠加，其结果为折射率越大，反射率和反射比就越大。有些半导体材料的折射率大致为4。因此，在透明区反射损失约为 53％。这一反射损失，可用增透膜的办法予以减小。

红外辐射涂料原理及研究.

红外辐射涂料的原理及研究 (Auther:毕晨北京 57182233 大家都知道,热量的传导方式有三种:对流、传导和辐射,辐射热是热量传递一种方式。辐射传热是一种高效的非接触传热发生,红外辐射涂料涂覆在发热体表面时,能极大的提高发热体的红外发射率,强化辐射传热过程,增加单位时间内的热量传导,即提高红外辐射传热能力,并可以有效地保护基体材料,利于提高热能利用率,节约资源。自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送和吸收热量,但大部分集中在红外线进行传送热量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射所放出的能量,称为辐射能,简称辐射,辐射量按伦琴/小时(R计算。辐射是一种非接触式传热,在真空中也能进行,辐射还有“对等性”,不论物体(气体温度高低都向外辐射,甲物体可以向乙物体辐射,同时乙也可向甲辐射。红外线和可见光一样,是一种电磁射线,位于红光外侧,一端与红光邻接,另一端与微波邻接。志盛威华红外辐射涂料研究人员总结发现,光波中的电磁辐射都具有波动性,它又可称为电磁波。因此,红外线具有和可见光同样形式的反射、折射、干涉、衍射和偏振等规律特点,即它既具有粒子性,又兼有波动性特征。光波中波长为0.76-1000μm(微米的区间属于红外区。从理论角度讲,一般可将红外线波长分为4个区:0.76-3μm为近红外区、3-6μm为中红外区、6-15μm为远红外区,大于15μm为极远红外区。在红外加热技术中,大体以4μm(也有人以5.6μm为界限,4μm以下的红外线称为近红外线,4μm以上的红外线称为远红外线。红外辐射传热就是利用红外线独特的辐射能力加热物体,使物体受热,在一定的温度下,加热物体辐射出具有一定穿透能力的红外波,使被加热物体发生分子振荡,产生能级跃迁,辐射一定波段的红外线,从而产生热量。其特点一是吸热物体均匀受热,二是由内向外加热,从而减少了加热时间,提高能源利用率。北京志盛威华化工有限公司研发的ZS远红外辐射涂料系类,分为ZS-411辐射散热降温涂料和ZS-1061耐

电致变发射率材料在红外隐身技术中的应用

电致变发射率材料在红外隐身技术中的应用摘要目标的红外辐射特性主要受温度和发射率影响，因而调节目标发射率已成为红外隐身技术的重要手段。电致变发射率器件具有发射率调节范围广、变发射率速率快、稳定性好等优点，在红外隐身技术领域具有巨大的应用潜力。本文介绍了电致变发射率器件的应用机理，重点综述了WO3、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物三种电致变发射率材料的国内外研究进展，并总结了电致变发射率器件的实用化情况。关键词电致变色可变发射率材料WO3聚苯胺 Applications of Electrochromic-based Variable Emissivity Materials in Infrared Stealth Technology Infrared radiation characteristics of the target are mainly controlled by emissivity and temperature, emissivity modulation has been applied as a significant method in infrared stealth technology. Electrochromic-based variable emissivity devices have presented broad potential in infrared stealth technology field due to their numerous advantages such as large emissivity modulation range, fast switching rate, and superior stability. In this paper, the applied mechanism of electrochromic-based variable emissivity device has been introduced, and the research progress of electrochromic-based variable emissivity materials, especially tungsten oxide, polyanilines and polythiophenes have been reviewed in detail. In the last part, the practical development of these devices has been concluded. Keywords: Electrochromism; Variable Emissivity Materials; Tungsten oxide;Polyaniline 1引言近年来，随着红外探测技术的不断发展，红外隐身技术已成为地面和空中目标必不可少

纳米碳化硅高辐射率节能涂料

纳米碳化硅高辐射率节能涂料简介：纳米碳化硅高辐射率节能涂料采用空气中燃烧合成制备纳米碳化硅粉体的技术，与传统生产技术相比，该工艺的优点在于：反应合成过程可在空气中进行，无需外加热源及反应设备的投入，属于典型的节能降耗技术；反应原料为常规工业品，成本低、方便可得，且可以保证产品的高纯度；机械活化处理时间短，燃烧合成反应速度快，使得整个生产周期较短；合成的碳化硅粉末产品粒度细小均匀，无需破碎研磨即为纳米级超细粉体。涂刷纳米碳化硅高辐射率节能涂料后能增加基体表面黑度；由于基体表面的吸收和辐射作用，改变了传热区内热辐射的波谱分布，将热源发出的间断式波谱转变成了连续波谱，从而促进被加热物体吸收热量；高温辐射能量大多数集中在1-5μm波段，而一般的涂料在这一波段的发射率很低，对高温辐射不利，红外辐射涂料可以弥补这一不足。纳米碳化硅高辐射率节能涂料采用了纳米级粉体，与微米级粉体相比，由于破坏了原来物质内部固有的各种化学键，减弱了粒子之间的各种相互作用力，增大了组成物质的基本微观粒子之间的平均间距，因而单位体积内的粒子数会显著减小，从而能够提高热辐射的透射深度以降低吸收指数，更进一步提高物体的辐射率。纳米碳化硅高辐射率节能涂料是一种性能优异的新型工业涂料。特点：纳米碳化硅高辐射率节能涂料的性能特点如下： 1）纳米碳化硅高辐射率节能涂料结构稳定，在中、高温坏境均适用； 2）纳米碳化硅高辐射率节能涂料高的半球全向辐射率ε，在常温至1400℃范围内ε始终大于0.85，高温下衰减缓慢； 3）纳米碳化硅高辐射率节能涂料粘接性好，在常温到高温的反复使用条件下，能牢固地粘接在基体上，不龟裂、不脱落； 4）纳米碳化硅高辐射率节能涂料可以保护基体材料，使用寿命长； 5）纳米碳化硅高辐射率节能涂料施工简单、投资较少、见效快、安全无污染、使用范围广泛； 6）纳米碳化硅高辐射率节能涂料节能效果显著，可达15%以上。技术指标：纳米碳化硅高辐射率节能涂料的技术指标见下表：项目技术指标适用温度/℃600-1500 耐火度/℃≥1790 比重/(kg/m3) 1.65-1.90 黏度/s12 pH值7-8 法向全波段辐射率（ε）≥0.85 热膨胀系数（20-1450℃） 6.5-7.0×10-6 氧化增重率（1350℃）/%≤7 抗热震次数（1100℃）≥12 适用范围： 1）改造工业炉纳米碳化硅高辐射率节能涂料可用于冶金、石化、陶瓷、医药、机械等行业领域的轧钢

提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析

钢铁研究 RESEARCH ON IRON & STEEL 2000　No.3　P.34-37 提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析欧阳德刚　周明石　张奇光　罗安智摘　要　从电介质晶体的光谱吸收过程出发,综合分析了各有关因素对其红外辐射特性的影响,提出了改善红外辐射涂料辐射性能的途径,为红外辐射涂料的理论研究和充分发挥其在工业炉窑上的节能效果提供了理论素材。关键词　红外辐射涂料　晶格振动　自由载流子　光谱吸收　辐射特性 ANALYSIS ON ROUTE TO IMPROVEMENT IN RADIATION QUALITY OF INFRARED RADIATION PAINT Ouyang Degang　Zhou Mingshi　Zhang Qiguang　Luo Anzhi (Wuhan Iron & Steel Corp.) Synopsis　Starting from the process of spectral absorption of the electrolytic crystal the present paper comprehensively analyzed factors affecting the feature of infrared radiation and pointed out the proper route to improvement in the radiation quality of the infrared radiation paint, thus providing a theoretical basis for further theoretical study as well as for bringing into full play its role of energy saving in the industrial furnace and kiln. Keywords　infrared radiation paint　lattice vibration　free charge carrier　spectral absorption　radiation quality 1　前　言红外辐射涂料以其优越的辐射特性愈来愈为世人瞩目,尤其在高温工作条件下的工业炉窑中,炉内传热以辐射为主。通过合理使用红外辐射涂层,强化炉内辐射传热不仅可以提高加热速度,还能改善加热质量和炉温均匀性,获得良好的节能效果。然而,由于各种炉窑实际工作温度的不同,辐射光谱峰值波长随之而变;同时由于各种红外辐射涂料的光谱吸收特性的差异,导致红外辐射涂料在工业炉窑中的应用效果高低不一［1］。针对上述问题,本文分析了电介质晶体的光谱吸收过程及各有关因素对其光谱吸收特性的影响,探讨了改善红外辐射涂料辐射特性的途径及提高其应用效果的方法。 2　电介质晶体的光谱吸收过程电介质晶体是由原子、分子、离子、电子等粒子构成,其光谱吸收特性便是这些粒子与电磁波之间相互作用的结果。电介质晶体的光谱吸收大致有以下几种形式:(1)基本吸收;(2)自由载流子吸收;(3)晶格吸收;(4)杂质吸收等。以下逐一分析各种形式的吸收过程。 2.1　基本吸收过程基本吸收过程是指晶体中电子吸收光子后,由价带跃迁到导带的过程。显然,只有当光子能量h.v大于电子禁带宽度E g时,才能实现这种电子激发过程［2,3］即: h.v≥E g (1)

红外传感器的特点

利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。红外辐射是由于物体（固体、液体、和气体）内部分子的转动及振动而产生的。这类振动过程是物体受热而引起的，只是在绝对零度（﹣273.16℃）时，一切物体的分子才会停止运动。所以在绝对零度时，没有一种物体会发射红外线。换言之，在一般常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。红外线和所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度c=3×108m／s，而在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用使它产生衰减。红外传感器利用红外辐射与物质相互作用所称呈现的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现的电学效应。。1. 热释电人体传感器热释电红外探头的工作原理及特性： “铁电体”的极化强度（单位面积上的电荷）与温度有关。当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高（参阅图2-6），使其极化强度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电所以叫做热释电型传感负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射红外辐射的强弱，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射光辐射率变化的速率。一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM 左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号（参阅图2-7）图2-7 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。 2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用 )被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 3)4一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。热释电红外传感器件有多种，但大都是有高热系数的钴钛铅系陶瓷，以及钽酸锂，硫酸三甘钛等配合滤光镜片窗口所组成的。利用这种传感器件，就可以非接触方式对物体辐射出的红外线进行检测，察觉红外线能量的变化，将其转换成相应的电信号，并以该信号作为控制信号，对电器设备或保安防盗进行控制。一般来说热释电传感器的封装有两种，即TO-5型金属封装和塑料封装。为了使热释电红外传感器件辐射到的红外线与大气的红外透射率相结合，同时考虑到对人体红外辐射（特别是近红外辐射）干扰进行抑制，在热释电传感元件前加上一个8~14微米的

过渡金属氧化物系红外辐射材料的制备

万方数据

第２期雷中伟等：过渡金属氧化物系红外辎射材料的制备５５８８、５８０ｃｍ～，在此蜂底波数方恳还有一个较弱的吸收谱带。可见体系随Ｆｅｚ０。的增加和Ｍｎ０２的减少，振动吸收频率向低频方向移动。这是由予尖晶石孛每个０２～被一个露霹体阳离子饔３个八面体阳离子所共有，故其振动频率与０２＿与阳离子间的键力有关，体系中随Ｆｅ含量增加和Ｍｎ禽量减少，Ｍｎ２＋、Ｍ帮＋逐渐被半径较小的Ｆｅ计、Ｆｅ２＋离子所代替，从而减弱了金属离子与氧离子之间的键强，导致吸收谱带红移。４。４ＸＲＤ分析图４是各样品的ＸＲＤ图谱，经查对［引，Ｘ２０撵最的主晶楣炎ＣｏＭｎ。Ｏ；立方尖晶石结构，其他样晶主晶楣均为ＮｉＭｎ。０４尖晶石结构。随Ｆｅ含量增加，结晶更趋完整，且衍射峰有微小的向大角度方向的移动，这说明晶体的熬格有微弱减小趋势，这是由予Ｆｅ离子较Ｍｎ离子稍小，所弓｜起的晶格畸变也较小，这不利于辐射率在整个红外波段的平稳。４．５ＳＥＭ分析对Ｘ２０与Ｘ６０样品进行了扫描电镜断面观溅。从图４可以看出，Ｘ２０样品的晶粒较为均匀，晶粒平均直径大约７～１０ｔｔｍ，来发现有异常的大熬粒产生。Ｘ６０样髭燕粒不均匀，最大晶粒直径约为６０弘ｍ，另外空洞面积较大，空洞周围形成大缀微细晶粒。４。６发射率影晌医素分耩据欧阳德刚等人［６］的研究，材料在５ｔＬｍ以上波段的红外辐射主要源于二声子或多声子组合辐射，覆在２．５～５萍ｍ波段主要源予体系审电子跃迁。故通过多种离子掺杂一方面可以使晶格发生畸变，降低晶格振动对称性，从筒增强二声子或多声子组合辐射；男一方面可淡提供更多的电子鞔道能级，从而增强短波段辐射能力。图４Ｘ２０、Ｘ６０样品的ＳＥＭ图片表２薅系孛冀挚半径季珏，≮覆体择位锈离子半径（Ａ）ＯＳＰＥ（Ｃａｌ／ｇ）体系中Ｆｅ：０３、Ｍｎ０２元索为主组分，Ｆｅ２０。在约９０６℃时转变为Ｆｅ３＋Ｏ。（Ｆｅ２＋，Ｆｅ３十）反尖晶石结构，ＭｎＯ。在约９６６℃时转变为Ｍｎ２十（Ｍｎ３＋）。０。的正尖晶石结构。由于体系中有Ｃｏ、Ｃｕ等过渡金属离子，可形成多种置换型尖晶石，其置换位置主要巍离子半径与其八露然择位熊（ＯＳＰＥ）确定，体系中离子的半径与择位能如表２ｃ８｜。圭表２中可知，尖晶石续梅孛八蹰体蕴置主要有Ｍｎ３十、Ｃ０３＋、Ｃｕ２＋、Ｃｏ抖、Ｆｅ２＋等离子，四面体位置主要有Ｍｎ抖、Ｆｅ抖、Ｆｅ２十等离子。在蘸格常数为ａ酶理想蟊，玉立方晶俸缝擒中，四面体空隙中心位置间距为ａ／２，八面体空隙中心位置间距为（一／２／２）ａ，四筒体空隙与八面体空隙中心位置之闻阉距为（√３／４）ａｏ］。因此，当不同过渡金属离子填隙于邻近空隙中时，在四面体位置与八麟体位置之阀酶离子最爨发生离子闻的电子跃迁，从而导致短波辐射。因此，要提高上述材料红外辐射性能，应使各种离子尽量分布在邻近戆四瑟俸与八垂体位墨；又躁尖晶石巾只有１／８的四面体空隙与ｌ／２的八两体空隙填充离子，若所有离子的八面体占位能均相近，则必然尽量分散填充，使离子阗阕距较大，影嚷壹离子阅电子转移导致的红外发射，故选择八面体占位能相差较大的多种离子混合掺杂将有利于红外发射率的提高。５结论５。１剃备了ＸＦｅ２０３：（８０一Ｘ）Ｍｎ０２：１０Ｃｏ。０３：１０ＣｕＯ（ｗ％）系列材料，其巾Ｘ＝２０时材料红外辐射率最高，其全辐射率为０．８８，且在各波段辐射率均较高，其结构为ＣｏＭｎ。Ｏ。立方尖晶石结构。　万方数据

辐射传热涂料

辐射传热涂料辐射传热涂料，以辐射传热的方式帮助基材降温或者提高热效率的涂料。工业窑炉、炉膛、锅炉，通常燃烧工作温度在1000℃以上的高温，炉体结构材料主要是各种耐火材料如高砖、石英砂、粘土砖、浇注料、陶瓷纤维等，它们既是炉体的结构材料，又是隔热保温、耐磨抗冲刷材料，还参与辐射热交换过程，它们的热辐射性能和保温性能决定了窑炉的热效率，这样使用单一的材料很难达到牢固结构性、高保温性和高辐射性要求。一般而言，当窑炉、炉膛内的温度在900℃以上时，热量传递以辐射为主，辐射传热是对流传热的15倍，占80%以上。高温辐射能量波长大多数集中在1~5μm波段，比如1000℃和1300℃时，分别有76%和85%的辐射能量集中在这一波段内，一般的耐火材料在这一波段的发射率很低，大量的热量通过炉壁向别处传递，内部物料温度降低，造成了大量的热量浪费、成本提高，甚至于物料温度达不到设定温度，造成工艺失败。辐射传热涂料，通常采用无机硅酸盐复合体系作为成膜物质，加入过渡族元素氧化物、氧化锆、稀土氧化物等填料，使得固化成型涂膜具有良好较高且稳定的红外发射率，耐温性能稳定，高温下辐射率强、耐蚀性好、硬度高、耐磨性能优。其工作原理并不是反射传递过来的热量，而是先吸收辐射和对流的传热，在将吸收热量的85~95％以辐射传热的形式辐射出去，被

低温内壁和加热体吸收，从而提高了热量的利用效率。以志盛威华的ZS-1061为例，ZS-1061耐高温远红外辐射涂料在1~15μm波谱范围内都具有很高的发射率。常温下耐火材料的发射率一般为0.6~0.8，随着炉温的升高，辐射率还会大幅度下降，高温下只有0.4~0.5，而ZS-1061耐高温远红外辐射涂料在800℃至1800℃都可以一直保持0.9以上的红外发射率。

隐身材料红外光谱特性评价方法改

隐身材料红外光谱特性评价方法华兰冀克俭周彤邓卫华（中国兵器工业集团第五三研究所，济南250031）摘要：对隐身材料光红外谱特性评价方法展开了综述。分别介绍了近红外分光光度计光谱反射率测定方法、热红外成像技术、热红外发射率测定方法以及高光谱成像方法。通过人工绿与自然绿色物体的光谱反射率实验提出了近红外隐身材料与实际地物背景存在的差异及其需要改进的技术。关键词：隐身材料红外光谱特性评价红外隐身技术主要是通过降低或改变目标的红外辐射特征来实现目标对红外系统的低可探测性，具体措施包括改进热结构设计、对主要发热部件进行强制冷却、表面涂覆红外隐身涂料、使用红外伪装网和遮障等。随着红外隐身技术的发展与应用，对各种红外隐身技术的隐身效果评价方法研究已成为军事红外技术中新的研究热点。在各国军事领域中，对红外隐身技术的研究已经开展了约30年，现有研究成果主要集中在利用红外成像系统对目标及背景进行探测，形成红外热图像，并通过人眼对目标进行发现或识别以得出主观结论的经验方法、测定红外隐身材料热辐射特性的算术方法以及基于红外目标可探测性模型的计算机模型方法。以上方法均有其优缺点，但目前尚未有一种适合于军事工程应用并能客观、准确、简便、快速地评价红外隐身效果。 1 隐身材料光谱特性评价方法 1.1 野外条件下近红外伪装检测现有的近红外伪装检测器材在野外条件下有一定的局限性，基于对自然绿色与人工绿色的光谱差异进行的分析，结合绿色检验镜的检测原理，赵会超等〔1〕在绿色检验镜光谱透射特性检测原理的基础上提出了在野外条件下窄波滤光片的近红外伪装检测方法，验证了其检测效果，探讨了其在军事上的应用。由于自然绿在近红外区反射很大，而一般的人工绿则反射很小。因此提出采用窄波滤光片的方法。根据自然绿色和人工绿色的光谱反射曲线的不同，在滤光片的制作中选择一系列的波段，做成不同波段的滤光片，然后对人工绿色和自然背景进行照相，通过对比其效果来进行检测。检测近红外伪装效果是使其在数码相机上成像，通过观察照片效果就可以很明显地看出目标在近红外区的反射情况。 1.2 热红外照相机热红外伪装材料是指用于减弱武器系统热红外特征信号，以达到伪装技术要求的材料。热红外伪装材料具有阻隔武器装备热红外辐射的能力，同时在大气窗口波段内具有低的红外发射率。按照作用原理，红外隐身材料可分为控制发射率和控制温度两类。军事伪装通常采用迷彩变形方法，三色或四色迷彩涂料具有不同的热红外发射率，使目标在热图中呈现灰度不同的斑点，从而分割目标外形，造成敌方识别困难。

羽流的红外辐射特性计算

羽流的红外辐射特性计算成志铎（南京理工大学动力工程学院，南京 210094）摘要：为了研究坦克尾向的红外辐射特性，利用计算流体力学软件FLUENT对坦克尾向流场进行数值模拟。模拟不同的排气速度、不同的喷口数目、不同的尾气成分以及有无风速这四种工况,进而分析这四种不同工况下的速度场、压力场、浓度场、温度场的分布情况，以及各个面的红外辐射量的对比，得出各个因素对辐射量影响的大小。由模拟结果可以看出有无风速对各个面辐射量影响最大；在喷口数目不同时左右两个侧面的红外辐射量的改变都接近50%；在出口速度增加了67%时，右侧面的辐射量约增加1.6倍；不完全燃烧比完全燃烧尾气对上表面的辐射量增加了21%。这些模拟结果一定程度为坦克排气的红外辐射特征研究提供了依据。关键词：羽流坦克排气流场红外辐射引言从第二次世界大战以来，坦克在战争中一直作为地面战的主要进攻型武器。发挥了很大的威力，越来越多的国家在研制先进的反坦克武器。在这些反坦克武器中装有红外识别传感器，用以对坦克进行识别从而进行攻击。另一方面，坦克红外伪装隐身技术也在向前发展。为了提高这些武器的识别与反识别能力，必须对坦克目标本身在不同工作状态下，相对于不同地物背景下的红外辐射特性进行深人细致地研究。［1］而为了提高坦克的机动性、攻击性和防护性等性能，坦克发动机的功率不断升高，柴油机燃烧气体的温度以及燃烧产生的废气量大大增加，柴油机标定工况时的排气温度可达800 K以上。坦克排出的废气中主要二氧化碳和水蒸气组成的，其光带均位于红外线的波长范围，这样会使坦克防护性能下降，因此对其尾气红外的计算对坦克是非常重要的。而要研究坦克排气的红外热辐射特征，首先需要了解排气流场与温度场的分布情况。［2］由于羽流的实际实验比较难做，所以大多是通过模拟，来验证处理方法的正确性，再应用于实际情况中。而在以前的研究方法中，在流场及壁温计算中采用了较简单的处理方法，没有将排气系统的三维流场计算、壁温计算与红外辐射计算结合起来。同时，计算结果缺乏与实测数据的比较和检验，不能适应工程应用的要求。本次设计将会采用FLUENT软件模拟出坦克发动机羽流的三维速度场、压力场，温度场以及浓度场，从而非常直观地看出尾气羽流的过程，为排气系统羽流的红外辐射特性的分析研究做出了具有工程应用价值的工作［3］。 1 控制方程假设坦克的运行处于某一稳定的工况，即可以认为发动机的排气流动不随时间的变化而改变，所以可以当做稳态问题处理。本文采用三维、稳态、可压的连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、标准双方程湍流方程、组分方程、do方法来描述坦克的尾气的流动及辐射传热问题：连续性方程（质量守恒方程）： () () [()] m j m m j j j u D t x x x ρ ρρ ρ ρ ? ??? += ???? （1）

_高温红外辐射涂料的节能效果试验研究

高温红外辐射涂料的节能效果试验研究赵立英，李雪峰，肖鹏，刘平安（广东省超硬与电磁功能材料工程技术研究开发中心，广东佛山528216）摘要：分析了高温红外辐射涂料的节能原理，介绍了研制的KTW 高温红外辐射节能涂料在实验室、工业锅炉、工业炉窑上的节能试验效果。该涂料成本低，施工工艺简单，涂层发射率稳定，耐热震稳定性良好，使用寿命长，综合效益明显。关键词：红外辐射涂料；辐射强化传热；工业炉；节能中图分类号：TQ 637.6 文献标识码：A 文章编号：1001－6988（2013）05-0053-03 Experiment Study on Energy Saving Effect of High Temperature Infrared Radiant Coating ZHAO Li -ying ，LI Xue -feng ，XIAO Peng ，LIU Ping -an （The Superhard and Electromagnetic Materials Engineering and Technology Research Centers of Guangdong Province ，Foshan 528216，China ） Abstract ：The energy saving mechanism of high temperature infrared radiant coating was analyzed ，and the energy saving experimental effect of the developed KTW high temperature infrared radiation energy saving coatings in test room ，industrial boiler and industrial kiln was introduced．The coating has low cost ，simple construction process ，stable coating emissivity ，good thermal shock resistance ，long service life and obvious comprehensive benefit． Key words ：infrared radiant coating ；radiant heat transfer enhancing ；industrial furnace ；energy saving 收稿日期：２０１３－０５－０７基金项目：广东省省部产学研基金资助项目（２０１３０９０１）；粤港关键领域重点突破基金资助项目（２０１０Ｚ５１０７）．作者简介：赵立英（１９７８—），男，工学博士，主要从事表面涂层材料的研究与应用工作．工业炉窑和工业锅炉是生产中能耗量最大的设备，其能源消耗约占全国工业能源消耗的60％［1－3］。影响工业炉能耗的因素有很多，但是节能措施一般都离不开设备改进、余热利用和采用新技术、新工艺等几个重要方面。高温红外辐射节能技术是在炉内壁和吸热面涂覆高温红外辐射涂层材料，强化炉内辐射传热，以提高工业炉的能源利用率和产能，延长工业窑炉使用寿命，实现节能减排和降低生产成本的目的［4－5］。国内早期主要是将多种辐射粉体基料和粘接剂采用简单的机械混合方式制备红外辐射涂料，实际应用中出现辐射性能不佳、衰减速度快和涂层脱落等问题，使其应用和推广受到一定影响［6］。随着材料制备技术和红外辐射机理研究的不断发展，材料设计及其复合技术给红外辐射材料的研制注入了新的活力，使红外辐射材料的构成逐步从单种物质或混合物向复合材料发展［7］。作者以过渡金属氧化物经高温固相反应形成尖晶石结构的红外陶瓷粉料和堇青石高温焙烧制备了发射率稳定的复合红外辐射陶瓷粉料，在2～25μm 波段范围内具有高的红外光谱辐射率，通过掺加堇青石后的烧结材料克服了过渡金属氧化物烧结料膨胀系数大的缺点，涂层具有良好的耐热震稳定性。同时开展了该红外辐射涂料节能效果的试验研究工作和节能机理探讨。 1红外辐射涂料节能机理的定性分析对于工业锅炉来说，水冷壁管向火面吸收的热量主要来自炉墙辐射方式传递的热量，然后以热传导的方式与水冷壁管内部流动的水进行热量交换。以前锅炉节能改造主要是强调炉壁耐火材料的绝热性能等减少热量损失，而忽视了锅炉水冷壁管直接 Industrial Furnace 2013年9月 Sep.2013 53

工业远红外辐射节能涂料(精)

ZS-1061耐高温远红外辐射涂料 1、产品概述: 耐高温远红外辐射涂料是一种耐高温、强辐射率、耐蚀性和高耐磨性的特种功能节能涂料,是北京志盛威华公司采用纳米技术,有机-无机IPN技术历经多年研制而成。工业窑炉、炉膛、锅炉,通常燃烧工作温度在1000℃以上的高温,炉体结构材料主要是各种耐火材料如高砖、粘土砖、浇注料、陶瓷纤维等,它们既是炉体的结构材料,又是保温隔热材料,还参与辐射热交换过程,它们的热辐射性能和保温性能决定了窑炉的热效率,这样使单一的材料很难达到牢固结构性、高保温性和高反射性要求。北京志盛威华公司针对以上炉体工作情况,在经过上千次试验和具体炉体使用证明,采用ZS-1061耐高温远红外辐射涂料,通过涂料涂层红外辐射,改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分,达到增加热效率,大大提高耐火材料热效率,减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限。 2、涂料组成: 采用过渡族元素氧化物和氧化锆、硅酸盐耐火材料,高温掺杂形成固溶体,既增加了杂质能级,提高红外辐射系数,又保持了相应的耐热性、高强度、耐腐蚀性、耐磨性等优异性能,提高涂层的整体强度和致密性。稀土元素氧化物(如Y2O3的掺入能提高反应物的活性,同时也是掺杂和稳定涂层结构的优选材料。基料:采用北京志盛威华公司自行研发的具有较高的可见光和近红外光反射率、较高的热红外发射率和高温稳定性等特殊性能,同时还具有良好的物理性能、化学性能和施工性能的基料。

志盛牌ZS-1061耐高温远红外辐射涂料无毒、无味、对人体无害、不污染环境、存放期长、粘接性能好、使用寿命长,施工方便、操作简单。 3、涂料参数: 1、红外波段平均辐射率:ε>0.9; 2、涂层工作温度:≤1800℃; 3、容重:1.8-2.2g/cm3; 4、涂层热冲击能力:抗热震极佳,涂层不龟裂,不脱落; 5、耐高温氧化腐蚀性:好; 6、附着力:1级; 7、线膨胀系数:6×10-6/℃; 8、储存期:6个月以上; 4、性能特点: ①、涂层结构致密,保护内衬,有很好的耐磨、耐腐蚀性。 ②、与基体结合力强,涂层能渗透基体形成过渡层和涂层的结构,耐机械冲击和热冲击。 ③、高强度耐磨、耐腐蚀、耐高温。 ④、提高涂料的黑度,使其在波长2.5-15μm的光谱区间,发射率都在0.95以上,并对增黑剂进行了稳定化处理,提高了抗老化性能,大大延长了涂层使用寿命。 ⑤、提高炉膛的使用效率,缩短升温时间。 ⑥、提高锅炉对燃料的适应能力,特别是低质燃料的适应性。